Название звучит возмутительно. Но поддержка данных исходит из исследований в самом престижном Институте Salk. Другие исследователи сделали огромные оценки емкости для мозга, но эта новая оценка в 10 раз больше. Оценка составляет порядка петабайт, как и во всей Всемирной паутине.
Как кто-нибудь придумал такие оценки? Какова основная предпосылка? Во-первых, память количественно определяется количеством битов информации, которые могут быть сохранены и восстановлены. В случае мозга вопрос заключается в том, сколько информации может храниться в синапсе, сообщающемся соединении между нейронами. Размер и операционная сила синапса являются ключевыми переменными: сила может измеряться в битах, а сильные стороны коррелируют с размером сипапса размера и размера. При сильном увеличении синапсы выглядят как куча бисера на струне. Новорожденный мозг, относительно немного «бусинок», но они увеличиваются по количеству и размеру, когда ребенок растет и учится. К сожалению, в старости многие из этих шариков исчезают, если мозг не остается очень активным.
В исследовании Salk мозга крыс электронные микрофотографии структуры формирования памяти, гиппокампа, позволили провести трехмерную реконструкцию и выявить диаметры синапсов, которые являются мишенями синаптических структур в нейронах. Синаптическая сила коррелирует с объемом памяти, а сила измеряется по размеру синапсов, которые появляются в виде круглый шарика, прикрепленного к ножке или шее к поддерживающей мембране нейронов. Размер шарика зависит от синаптической силы, потому что синаптическая сила создается более молекулярным механизмом для опосредования синаптической коммуникации. Таким образом, размер шарика позвоночника является прокси для синаптической прочности и емкости.
Исследователи обнаружили, что маленький куб ткани мозга содержит 26 разных размеров шариков, каждый из которых связан с синаптической силой. Авторы утверждают, что это соответствует приблизительно 4,7 бит информации при каждом синапсе. Умножьте в 4,7 раза триллионы синапсов и нейронов в мозге, и вы получите феноменальный объем памяти.
Хотя я восхищаюсь изящной сложностью этих методов исследования, я думаю, что интерпретации немного упрощены. Есть некоторые оговорки, которые авторы упускают из виду. Во-первых, делается предположение, что количество бит хранения равно логарифму числа размеров шариков. «Бит» представляет собой единицу информации в цифровой связи. Теория информации утверждает, что один бит является вероятностью двоичной случайной величины, которая равна 0 или 1, или более слабо определяется как присутствующая или отсутствующая. Нужно взять некоторые свободы, чтобы применить эту концепцию к памяти в мозгу, потому что мозг не является цифровым компьютером. Это аналоговый биологический компьютер.
Тогда есть проблема, что гиппокамп имеет дело только с формированием декларативных и эпизодических воспоминаний, а не процедурными воспоминаниями, такими как сенсорный ввод или игра на фортепиано. Таким образом, емкость памяти, независимо от того, что она есть, не оценивается для процедурных записей. Во-вторых, декларативные и эпизодические воспоминания не хранятся в гиппокампе, а скорее хранятся в распределенной форме по всему мозгу. Поскольку синаптические меры были сделаны только на ткани гиппокампа, данных для остальной части мозга нет.
Но есть большая проблема. Как узнать, сколько бит требуется для представления разных воспоминаний? Не все памяти одинаковы, и, конечно же, они не все требуют одинакового количества бит памяти.
Фактически, точное количество бит информации, которую может хранить мозг, довольно не имеет значения. По какой-то мере общий опыт учит, что никто не использует всю свою память. Более того, объем информации, хранящейся у определенного человека, сильно зависит от таких переменных, как мотивация запоминать вещи, использование мнемоники и уровень образования. Вопрос, который должен отвечать, учитывая, что у нас есть огромное количество неиспользуемого объема памяти, – «Почему мы не помним больше, чем мы?» Книги, подобные моей Power Memory 101, дают некоторые практические ответы.
Источник:
Bartol, Thomas M. et al. (2015). Нейросоединительная верхняя граница по изменчивости синаптической пластичности. eLIfe. 30 ноября. Http://dx.doi.org/10.7554/eLife.10778
